KR20010049904A

KR20010049904A - 올터네이터의 제어장치

Info

Publication number: KR20010049904A
Application number: KR1020000043362A
Authority: KR
Inventors: 스미모터가쓰유키; 고무라사키게이이치; 오카모토야스아키
Original assignee: 다니구찌 이찌로오, 기타오카 다카시; 미쓰비시덴키 가부시키가이샤
Priority date: 1999-11-11
Filing date: 2000-07-27
Publication date: 2001-06-15
Also published as: KR100378378B1; US6316919B1; JP3556871B2; FR2801147B1; FR2801147A1; JP2001145397A

Abstract

올터네이터의 발전특성이나 전자사양의 변화로 제어장치의 파라미터나 방정식의 변경을 요하는일 없이 올터네이터를 제어하여 발생전압을 목표전압에 피드백 제어할 수 있고 또, 제어 장치의 사양변경을 하는일 없이 광범위하게 올터네이터의 전자사양에 대응할 수 있으며, 그 구성이 용이하게 되는 올터네이터의 제어장치를 얻는다.

올터네이터의 발생전압과 목표전압의 편차에 따라서 이 편차를 소정치와 비교하는 연산부(23)와 연산부(23)의 비교결과에 따라서 올터네이터의 발생전압을 목표전압에 수렴시키는 제 1 및 제 2 수렴수정부(24), (27)와 이 수렴수정부의 수렴결과에 따라서 올터네이터에 대한 인가전압의 ON/OFF 듀티비를 소정의 최저 듀티비와 소정의 최고 듀티비와의 사이에서 2분 탐색법에 따라서 탐색하는 탐색진행부(25) 및 탐색실행부(23)을 구비한다.

Description

올터네이터의 제어장치{CONTROL DEVICE OF ALTERNATOR}

올터네이터의 발전특성이나 전자사양의 변경이 있었던경우나 다른 전자사양 및 발전특성의 올터네이터에 유용하는 경우에도 이것에 올터네이터의 제어장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

이 발명은 올터네이터의 제어장치에 관한것으로 특히 올터네이터의 발생전압을 여자코일에 대한 인가전압의 ON/OFF 듀티비에 의해 제어하는, 예컨데 차량등에 사용하는데 적합한 올터네이터의 제어장치에 관한것이다.

종래, 올터네이터의 발생전압의 목표전압으로의 피드백 제어에 관하여 마이크로 컴퓨터에 의한 디지털 제어로 달성하려고하는 올터네이터의 제어장치는 일본국 특개평 5-176477 호 공보에 기재되어있다.

이 종류의 종래의 올터네이터의 제어장치에서는, 올터네이터의 발생전압을 목표전압에 추종시켜서 피드백 제어하는 경우, 올터네이터의 목표발전전류에 대응하는 목표여자전류를 올터네이터의 발전특성에 따른 방정식으로 연산한후 실제로 여자코일에 흐를것인 예측여자전류를 올터네이터의 전자사향에 따른 방정식으로 연산하고있다.

그리고 이 연산하여 얻어진 목표여자전류의 값과 예측여자전류의 값과의 편차에 따른 목표여자전류를 올터네이터의 발전특성 및 전자특성(예컨데 올터네이터를 구성하는 여자권선의 권수등)에 따라서 1차 진행보정을하고 제어여자전류를 연산한다.

계속해서, 연산에 의해 결정한 제어여자전류에 대한 ON/OFF 듀티비를 올터네이터의 전자사양에 따라서 미리 설정된 테이블을 갖는 메모리에서 선택하여 판독한다. 이 메모리에서 판독된 ON/OFF 듀티비에 따라서 여자코일에 대한 인가전압을 제어한다.

그런데, 이상과같이 구성된 종래의 올터네이터의 제어장치에서는, 올터네이터의 발전특성이나 전자사양의 변경이 있었던 경우 또는 다른 전자사양 및 발전특성의 올터네이터에 유용하는경우, 그 제어장치는, 제어여자전류에 대한 ON-OFF 듀티비의 테이블과 여자전류의 연산방정식의 계수를 올터네이터의 전자사양 및 발전특성 마다에 변경하고 매칭을 다시할 필요가 있으며, 그 수정작업이 번잡하고 또 많은시간을 요한다는 문제점이 있었다.

이 발명은 상기의 문제점을 해결하기 위하여 하게된 것으로 올터네이터의 발전특성이나 전자사양의 변경이 있었던 경우나 다른 전자사양 및 발전특성의 올터네이터에 유용하는 경우에도 이것에 올터네이터의 제어장치를 제공하는것을 목적으로한다.

도 1 은 이 발명의 한 실시의 형태를 표시하는 구성도.

도 2 는 이 발명의 한 실시의 형태의 요부를 기능적으로 표시하는 블록도.

도 3 은 이 발명의 한 실시의 형태에서의 2분 탐색플로를 표시하는 도면.

도 4 는 이 발명의 한 실시의 형태에서의 동작설명에 사용하기위한 도면.

도 5 는 이 발명의 한 실시의 형태에서의 동작설명에 사용하기위한 도면.

도 6 은 이 발명의 한 실시의 형태에서의 동작설명에 사용하기위한 플로차트이다.

〈도면의 주요부분에 대한 부호의 설명〉

1 : 마이크로 컴퓨터 25 : 탐색진행부

7 : 스위치 26 : 미조정부

15 : 온도검출소자 27 : 제 2 수렴수정부

21 : 목표전압 설정부 28 : 제 1 탐색심도 리세트부

22 : 가산기 29 : 제 1 가산부

23 : 연산부 30 : 제 2 가산부

24 : 제 1 수렴수정부 32 : 탐색실행부

이 발명에 관한 올터네이터의 제어장치는 올터네이터의 발생전압을 이 올터네이터의 여자코일에 대한 인가전압의 ON/OFF 듀티비에 따라서 제어하는 올터네이터의 제어장치에 있어서 상기 올터네이터의 발생전압과 목표전압의 편차에 따라서 이 편차를 소정치와 비교하는 연산수단과, 이 연산수단의 비교결과에 따라서 상기 올터네이터의 발생전압을 목표전압에 수렴시키는 수정수단과 이 수정수단의 수렴결과에 따라서 상기 올터네이터에 대한 인가전압의 ON/OFF 듀티비를 소정의 최저 듀티비와 소정의 최고 듀티비와의 사이에서 2분 탐색법에 따라 탐색하는 탐색수단을 구비한것이다.

이 발명에 관한 올터네이터의 제어장치는, 상기한 발명에 있어서 상기 탐색수단은 상기 인가전압의 ON/OFF 듀티비의 탐색중에, 상기 올터네이터의 발생전압이 목표전압에 대하여 어떤 전압편차가 발생한때 탐색심도를 리세트하여 탐색을 최초부터 다시 하는것이다.

이 발명에 관한 올터네이터의 제어장치는 상기한 발명에 있어서, 상기 탐색수단이 소정의 탐색심도 한계를 마련하고 이 탐색심도 한계로 결정된 ON/OFF 듀티비를 가지고 2분 탐색법에 의한 ON/OFF 듀티비의 탐색종료를 판단하는것이다.

다른 이 발명에 관한 올터네이터의 제어장치에서,

상기 수정수단은, 상기 탐색수단으로 2분 탐색이 소정의 탐색심도 한계에 도달한때에 소정의 증분과 감분으로 상기 인가전압의 ON/OFF 듀티비를 미조정하는것이다.

또다른 이 발명에 관한 올터네이터의 제어장치에서,

상기 수정수단은, 소정의 감분으로 감소하는 ON/OFF 듀티비의 감소량에 소정의 시간제한을 마련하고 감소량을 시간적으로 억제하는것이다.

또다른 이 발명에 관한 올터네이터의 제어장치에서,

상기 연산수단의 비교결과에 따라서 상기 인가전압의 ON/OFF 듀티비에 소정의 증분을 가산하는 가산수단을 구비한것이다.

또다른 이 발명에 관한 올터네이터의 제어장치에서,

상기 가산수단은 소정의 증분으로 증가하는 상기 인가전압의 ON/OFF 듀티비의 증가량에 소정의 시간제한을 마련하고 이 증가량을 시간적으로 억제하는 억제수단을 포함하는것이다.

또다른 이 발명에 관한 올터네이터의 제어장치에서,

상기 억제수단은 소정의 증가량의 범위에서는, 증가량의 시간억제를 해제 또는 작게하는것이다.

또다른 이 발명에 관한 올터네이터의 제어장치에서,

상기 억제수단은, 상기 올터네이터의 구동회전수에 의해 시간당의 증가량을 변화시키는것이다.

또다른 이 발명에 관한 올터네이터의 제어장치에서,

제어장치 내부에 온도검출소자를 설치하고 이 온도검출소자로 검출된 제어장치 내부온도에 따라서 배터리 온도를 추정하는것이다.

(발명의 실시의 형태)

이하 이 발명의 실시의 형태를, 예컨데 차량용 올터네이터의 제어장치에 적용한 경우를 예로들고, 도면을 참조하여 설명한다.

실시의 형태 1

도 1 은 이 발명의 실시의 형태 1 에 관한 올터네이터의 제어장치를 표시하는 구성도이다.

도면에서, 제어장치는 마이크로 컴퓨터(1)와, 외부유닛(도시하지않음)와 접속되는 복수의 단자 T₁∼ T₆을 갖고, 마이크로 컴퓨터(1)는 올터네이터의 발전제어전용이거나 엔진 ECU 의 내부에 포함되는 경우도 있다.

또, 도 1 의 구성은 예컨데 올터네이터의 제어장치가 올터네이터에 내장 또는 올터네이터 외부에 인접하여 설치되는 것을 전제로한 구성이다.

엔진 ECU 의 마이크로 컴퓨터에 올터네이터의 제어기능이 포함되는 경우는, 엔진 ECU 자체가 엔진회전수를 인식하고 있으므로, 올터네이터의 구동회전수를 별도 취할 필요가 없으나, 마이크로 컴퓨터가 올터네이터 발전제어전용으로 분리되어 다른 장소에 설치되는경우, 엔진 ECU 등의 외부유닛와 엔진회전신호선을 접속하지 않는한, 만약 그 제어상에서 올터네이터 구동회전수나 엔진회전수가 필요한 경우는, 올터네이터의 스테이터의 1상 출력의 전압파형을 취하여 회전을 환산할 필요가 있다.

마이크로 컴퓨터(1)에는, 전원(2)로부터 소정의 전원전압이 공급되고, 이 전원(2)은 인터페이스(I/F)(3)을 통하여 단자 T₁에 접속되며, 이 단자 T₁은 올터네이터(도시하지않음)의 B(전원)단자와 접속되어있다. 또, 이 단자 T₁에는 배터리(도시하지않음)도 접속되어있다.

또, 전원(2)에는 웨이크 업 트리거(4)가 접속되어있다. 마이크로 컴퓨터(1)는, 차량의 이그시션 키(도시하지않음)가 OFF 일때 전원이 ON 되어있지않다. 마이크로 컴퓨터(1)가 가동하기위한 트리거는, 웨이크 업 트리거(wake up trigger)(4)로 검출된다.

이 웨이크 업 트리거(4)는 외부유닛와 접속된 단자 T₅의 전압신호 Vs₁또는 경보램프(도시하지않음)와 접속된 단자 T₆의 전압신호 Vs₂를 모니터 하고있어, 전압신호 Vs₁또는 Vs₂가 "Low"에서 "High"로 이행한때에 마이크로 컴퓨터(1)의 전원(2)을 투입한다.

마이크로 컴퓨터(1)는, 기동후 올터네이터의 발전제어를 달성하기 위하여 올터네이터의 발생전압을 단자 T₁으로부터 인터페이스(I/F)(5)를 통하여 A/D 변환포트에 입력한다. 이 A/D 변환포트는, 올터네이터의 발생전압을 인식하기 위한 포트로 되어있다.

마이크로 컴퓨터(1)는, 이 A/D 변환포트로 부터 입력된 올터네이터의 발생전압을 후술의 도 2 에 표시하는 발전제어의 기능블록에서 처리한다.

마이크로 컴퓨터(1)의 PO 포트 또는 PWM 포트는 인터페이스(I/F)(6)을 통하여 스위치(7)의 제어전극에 접속된다. 이 스위치(7)로서는 전류나 전압으로 구동되는 반도체스위칭소자, 예컨데 MOSFET 나 바이폴라트랜지스터가 사용된다. 또 스위치(7)의 한쪽의 주전극은 단자 T₂에 접속되는 동시에 서지흡수용의 다이오드(8)를 통하여 단자 T₁에 접속되고 다른쪽의 주전극은 저항기(9)를 통하여 접지되는 동시에 인터페이스(I/F)(10)를 통하여 마이크로 컴퓨터(1)의 A/D 변환포트에 접속된다.

단자 T₂는 올터네이터의 여자코일의 마이너스측과 접속되어있다.

올터네이터의 여자코일에 대한 인가전압의 ON/OFF 는, 마이크로 컴퓨터(1)의 PO 포트 또는 PWM 포트로부터 인터페이스(6)을 통하여 스위치(7)를 구동함으로써 시행된다. 마이크로 컴퓨터(1)는 PO 포트 또는 PWM 포트로부터 소위 ON/OFF 듀티의 펄스를 출력하고 이것을 인터페이스(6)에서 전류나 전압으로 변환하여 스위치(7)를 구동한다. 또, 저항기(9)는 예컨데 그 전압강하에 따라서 마이크로 컴퓨터(1)측에서 여자전류를 추정하기 위하여 설치되어있다.

마이크로 컴퓨터(1)의 PO 포트 또는 A/D 변환포트는 인터페이스(I/F)(11)를 통하여 단자 T₃에 접속되고 이 단자 T₃는 올터네이터의 스테이터의 1상 출력측과 접속된다. 또, 단자 T₄는 접지된다.

마이크로 컴퓨터(1)는 인터페이스(11)를 통하여 올터네이터 발전중의 스테이터의 1상 전압을 PO 포트에 입력하나 이 전압파형은 구형파에 근사되어있으며, 그 주파수를 측정함으로써 올터네이터의 구동회전수 및 필요하다면 올터네이터의 풀리와 엔진크랭크풀리의 원주비 즉 풀리비로 엔진회전수를 얻을 수 있다.

또, 인터페이스(11)에 접속되어있는 마이크로 컴퓨터(1)의 포트는 제어내용에 따라서는 PO 포트에 대신하여 A/D 변환포트로 되는 경우가있다. 예컨데 단자 T₃로부터의 전압파형의 피크전압을 얻음으로써 올터네이터의 발전개시나 발전불량을 인식하거나 하는경우는, A/D 변환포트가 사용된다.

또한, 인터페이스(11)에 전압레벨을 판별할 수 있는 비교회로를 설치하여도 되고, 이 경우, 마이크로 컴퓨터(1)에서 그 전압을 인식할 필요는 없으며 따라서 그 포트도 펄스의 HIGH/LOW 만을 판별하는 통상포트 즉 PO 포트로 좋다.

외부유닛에 접속된 단자 T₅는 인터페이스(I/F)(12)를 통하여 마이크로 컴퓨터(1)의 SCI 포트에 접속된다. 또, 마이크로 컴퓨터(1)의 PO 포트가 인터페이스(I/F)(13)를 통하여 스위치(14)의 제어전극에 접속된다.

이 스위치(14)도 스위치(7)와 마찬가지로 전류나 전압으로 구동되는 반도체 스위칭소자, 예컨데 MOSFET 나 바이폴라트랜지스터가 사용된다.

또, 스위치(14)의 한쪽의 주전극은 경보램프(도시하지않음)등이 접속되어있는 단자 T₆에 접속되고 다른쪽의 주전극은 접지된다.

스위치(14)는 마이크로 컴퓨터(1)가 필요하다고 판단하는 경우에 경보램프등을 점등하기 위하여 구동된다. 스위치(14)는 예컨데 마이크로 컴퓨터(1)가 판단하는 올터네이터의 발전불량시에 구동되고, 경보램프등을 점등함으로써 외부에 경보하는것이다.

또, 온도검출소자(15)가 인터페이스(I/F)(16)을 통하여 마이크로 컴퓨터(1)에 접속된다. 온도검출소자(15)는 제어장치 내부의 온도를 검출하는 예컨데 서미스터나 다이오드로서, 마이크로 컴퓨터(1)에서는, 이 온도검출소자(15)로 검출된 온도에 따라서 배터리의 온도를 추정한다.

도 2 는 마이크로 컴퓨터(1)에 의한 올터네이터의 발전제어를 기능적으로 표시하는 블록도이다.

본 제어방법에서 필요한 기본파라미터는, 올터네이터의 발전전압과 목표전압으로서, 그들의 전압편차 △V 를 피드백 제어하여가나, 목표전압설정부(21)는 상술과 같이 온도검출소자(15)로 검출한 장치온도를 목표전압에 반영시켜도 좋고 혹은 목표전압을 단자 T₅에 접속된 엔진 ECU 등의 외부유닛으로부터의 지시에 따라서 변경하도록 하여도 된다.

가산기(22)는 목표전압설정부(21)로부터의 목표전압과 인터페이스(5)를 통하여 A/D 변환포트에 얻어지는 올터네이터 발생전압의 전압편차 △V 를 산출하고, 연산부(23)에 공급한다.

연산부(23)에서는 실질적으로 기본파라미터로부터 얻은 전압편차 △V 를 그 값에 따라서 도 2 에 표시하는 조건에 의해 CASE 1 ∼ CASE 4 로 나누어서 이후의 처리를 분류한다. 또한 목표전압설정부(21), 가산기(22) 및 연산부(23)는 연산수단을 구성한다.

이하의 설명에서 소정치 TH₁, TH₂, TH₃은 전압편차의 기준치를 실질적으로 표시하고, 그 대소관계는 아래와 같다.

TH₁ TH₂ TH₃

CASE 1 : ┃△V┃가 소정치 TH₁미만일때

전압편차 △V 의 절대치 ┃△V┃가 소정치 TH₁미만이라는것은 그 전압편차가 전압제어상 허용되는 범위의 것인것을 표시한다. ┃△V┃가 이 전압편차의 범위에 있을때 출력하여야할 인가전압의 ON/OFF 듀티비를 기히 결정되어 있는 ON/OFF 듀티비로 된다고 판단하여 변경은 하지않는다.

따라서 이 경우 연산부(23)는 그 출력을 직접 구동부(33)에 공급하고, 이에따라 스위치(7)(도 1)가 구동된다.

여기서 기히 결정되어있는 ON/OFF 듀티비 라는것은 전회에 출력한 인가전압의 듀티비로서, 최초의 1회째에서는 전회 출력이라는 개념이 없으므로 어느 듀티비를 미리 결정하여 두는것으로된다.

도 3 에 표시하는 2분 탐색플로에 따라서 결정시키면 초기 ON/OFF 듀티비는 50%가 된다.

일반적으로는 올터네이터의 최초의 1회째의 ON/OFF 듀티비는 초기 여자라고 불리우는 상태를 달성하기 위한 ON 듀티비로서, 예컨데 이것이 20%이면 초기 ON 듀티비는 당연히 20%이어야한다.

단, 올터네이터가 초기 여자상태중은 통상, 발전전압이 목표전압을 충족하고 있지않고, 후술의 ON/OFF 듀티비의 탐색을 개시하여 버린 경우에서는 ON 듀티비가 당연히 상승하려고 할것이며, 초기 여자중에 초기 여자가 없어져 버리는 현상이 일어난다.

이를 회피하기 위하여 올터네이터가 초기 여자중의 ON/OFF 듀티비는 어떤 의도를 가지고 결정되고 탐색을 하지않도록할 필요가 있다.

여기서 말하는 어떤 의도라는것은, 20%로 고정하는것이거나 또는 20%에서 증가는 하지않아도 감소는 하는것이나 또는 시동응답으로 불리우는 엔진 시동성의 향상제어(엔진시동시는, 올터네이터의 발전토크를 회피하기 위하여 여자전류를 흘리지 않거나 소정의 상한치로 제한하거나하는 제어)이거나 하는것을 고려하는것이다.

CASE 2 : ┃△V┃가 소정치 TH₁이상이고 소정치 TH₂이하일때

┃△V┃가 소정치 TH₁이상일때도 출력한 펄스의 ON/OFF 듀티비가 올터네이터가 필요로하는 여자전류를 충족하고 있지 않은 것이고, ON/OFF 듀티비를 변경할 필요가 있다. 여기서 제 1 수렴수정부(24)에서 도 3 에 표시하는 2분 탐색플로에 따라서 ON/OFF 듀티비를 변경하면 어쨌든 여자전류는 충족해야할 ON/OFF 듀티비에 수렴되어간다.

이것만으로도, 올터네이터의 발생전압의 제어는 달성되나, 여자전류의 증감에는 시정수가 있어서 출력한 인가전압의 ON/OFF 듀티비는 즉시 여자전류에 반영되지 않으므로, 만약 듀티 변경의 빠르기가 여자전류의 증감 시정수를 상회하는경우 예정보다 약간 크거나 적은 ON 비율을 갖는 ON/OFF 듀티비로 되어버린다.

그로부터 지나치게 크거나 적은것을 수정하려고 하는 경우라도 항상 지나치게 크거나 적은것을 반복하게 되어 결과적으로도 여자전류가 안정되지 않고 올터네이터의 발생전압으로서는 불안정하게 되는데다 ON/OFF 듀티비가 안정되지 않는다. 이 경우의 듀티비의 움직임의 양상을 도 4 에 표시한다.

본 실시의 형태에서는 이것을 개선하기위한 수단을 동시에 포함하고있어, 듀티비를 2분 탐색플로에 따라서 변경하기전에 ON 비율 0%인지 100%인지의 ON/OFF 듀티비를 연속출력함으로써 발생전압이 목표전압으로 되도록 여자전류를 급속 수정한다. 즉, 발생전압이 목표전압에 대하여 마이너스의 △V 일때 100%로, 플러스의 △V 일때 0%를 연속 출력한다.

급속 수정에 의해 높아진 여자전류의 상태에서 2분 탐색플로에 따른 듀티비의 탐색을 탐색진행부(25)에서 진행한다.

여기서 듀티비의 탐색을 할지라도, 탐색심도가 한계에 있는 경우에는, 미조정부(26)에서 결정되어있는 듀티비를 소정의 증분과 감분으로 미조정한다. 여기서, 탐색심도라는것은, 도 3 에서, 가장 좌측으로부터 제 1 열(50%), 제 2 열(75%, 25%), 제 3 열(87% ···12% ), 제 4 열(93% ···7% ) 및 제 5 열(95% ···5%)와 같이 우측으로 향하는 진도를 말하며, 이 경우, 우단의 제 5 열이 탐색심도의 한계를 나타낸다. 이상에 설명한 제어로 달성하는 듀티비의 움직임과 올터네이터의 발생전압의 움직임의 양상을 도 5 에 표시한다.

CASE 3 : ┃△V┃가 소정치 TH₂를 초과할때,

(단, △V 가 마이너스의 경우에서는 그것이 소정치 TH₃미만)

┃△V┃가 소정치 TH₂초과할때는, 빠른 차량부하의 증감이 있어서 여자전류가 대단히 많은가 혹은 아주 적은가의 상황이라고 판단한다.

이 경우에서도 제 2 수렴수정부(27)에서 여자전류를 급속 수정하고부터 2분 탐색플로에 따라서 듀티비를 탐색하려고 하는 행위는 CASE 2 의 경우와 같다.

그러나 올터네이터의 필요 여자전류는 완전히 변화되여 버린것으로 되어, 즉 ON/OFF 듀티비가 2분 탐색플로에 따른 탐색과정에 있을때, 그 수렴끝은 수렴전에 틀리게 되어 버린다. 이것을 방치하여도 결국 필요여자전류를 만족하는 ON/OFF 듀티비에 수렴은 하나 여기서 제 1 탐색심도 리세트부(28)에서 일단 2분 탐색플로의 탐색심도를 리세트하여 듀티비의 탐색을 다시 시행함으로써 빠른 차량부하의 증감에 대한 여자전류 변화의 응답성을 향상하는것이 가능하게된다.

또한 제 1 수렴수정부(24), 미조정부(26) 및 제 2 수렴수정부(27)는 수정수단을 구성하고 탐색진행부(25), 제 1 탐색심도 리세트부(28) 및 탐색실행부(32)는 탐색수단을 구성한다.

CASE 4 : △V 가 마이너스로 소정치 TH₃를 초과할때

제 1 가산부(29)에서 킥 온(Kick ON)량이나 불감대를 시간억제가 없는 초기 증분으로 하여 소정의 증분을 인가전압의 ON/OFF 듀티비에 가산한다. 이에 따라 킥 온 량이나 불감대등으로 불리우는 단속 차량부하(해저드 램프 등)가 투입되어있는 상황에서의 전압 안정성의 향상이 가능하게된다.

여기서, △V 가 마이너스로 소정치 TH₃를 초과할때 즉, 발생전압이 목표전압에 대하여 소정치를 초과하여 작을경우 빠른 차량부하의 투입이라고 판단한다. CASE 3 과의 차이는 빠른 차량부하의 증가의 경우에서도, 현저한 증가방향 만에 그 후의 처리를 한정하고 있는데 있다.

이 상황에서, CASE 3 에서의 처리와 같이 여자전류를 즉시 상승시켜 버린다는 것은 올터네이터의 발전구동토크를 급격히 증가하여 버리게되고 엔진에 대하여 급격한 토크쇼크를 주어버린다.

이것을 회피하기 위하여 이 경우에서는 ON/OFF 듀티비의 증가에 시간적인 억제를 건다. 즉, 2분 탐색플로상에 있었던 전회의 ON/OFF 듀티비로부터 시간당으로 제한된 증분을 목표전압이 충족될때까지 제 2 가산부(30)에서 가산하여간다. 또한, 제 1 가산부(29) 및 제 2 가산부(30)은 가산수단을 구성한다.

제 2 탐색심도 리세트부(31)는, 제 1 탐색심도 리세트부(28)와 같이 일단 2분 탐색플로의 탐색심도를 리세트하고 튜티비의 탐색을 다시함으로써 빠른 차량부하의 증감에 대한 여자전류변화의 응답성을 향상하는 것이 가능하게된다.

탐색실행부(32)는 탐색진행부(25) 제 1 탐색심도 리세트부(28) 및 제 1 탐색심도 리세트부(31)의 출력에 따라 탐색실행을 하고, 구동부(33)를 구동한다.

다음에 동작에 대하여 도 6 을 참조하여 설명한다.

우선, 올터네이터의 발생전압을 판독하고(스텝 S1), 발생전압과 목표전압과의 전압편차 △V 를 산출한다(스텝 S2). 그리고, 전압편차 △V 의 절대치 ┃△V┃ 가 소정치 TH₁보다 작은지 여부를 판별하고(스텝 S3) 작으면, 전압제어상 허용되는 범위의 전압편차이므로, ON/OFF 듀티비는 변경하지 않고, 미리 결정되어있는 ON/OFF 듀티비를 출력한다(스텝 S4). (CASE 1).

한편, ┃△V┃가 소정치 TH₁보다크면, ┃△V┃가 소정치 TH₂이하인지 여부를 판별하고(스텝 S5), 이하이면, 즉 ┃△V┃가 소정치 TH₁이상이고 TH₂이하일때 출력한 인가전압의 ON/OFF 듀티비는 올터네이터가 필요로하는 여자전류를 충족하고 있지 않은것이며 ON/OFF 듀티비를 변경할 필요가있다.

여기서, 도 3 에 표시하는 2분 탐색플로에 따라서 ON/OFF 듀티비를 변경하면, 결국은 여자전류를 충족하여야할 ON/OFF 듀티비에 수렴하여 가나, 상술한 바와같이 여자전류의 증감에는 시정수가 있어, 출력한 인가전압의 ON/OFF 듀티비는 즉시 여자전류에 반영되지 않으므로, 만약 듀티변경의 빠르기가 여자전류의 증감시정수를 상회하는 경우, 예정보다 좀 크거나 적은 ON 비율을 갖는 ON/OFF 듀티비로 되어 버린다.

그래서 듀티비를 2분 탐색플로에 따라서 변경하기전에, ON 비율 0%나 100%의 ON/OFF 듀티비를 연속출력함으로써 발생전압이 목표전압으로 되도록 여자전류를 급속 수정한다.

즉, 발생전압이 목표전압보다 낮을때는 ON 듀티를, 높을때에는 OFF 듀티를 출력하고(스텝 S6), 올터네이터의 발생전압을 판독하며(스텝 S7), 발생전압과 목표전압이 동일한지 여부를 판별하여(스텝 S8), 동일하지 않으면 스텝 S6 으로 되돌아가서 상술의 동작을 반복하고 동일하게 되면 스텝 S9 로 진행한다.

그리고, 스텝 S9 에서 2분 탐색이 한계심도(탐색심도한계)인지 여부를 판별하여, 한계심도가 아니면 ON/OFF 듀티비의 2분 탐색진행을 하고 즉, 급속 수정에 의해 높아진 여자전류의 상태에서 2분 탐색플로에 따른 듀티비의 탐색을 진행한다(스텝 S10).

계속해서 2분 탐색법에 따른 ON/OFF 듀티비의 탐색실행을 하고(스텝 S11), 그후 스텝 S1 으로 되돌아가서 상술의 동작을 반복한다.

한편 스텝 S9 에서 2분 탐색이 한계심도이면 ON/OFF 듀티비를 소정량 가감한다. 즉, 듀티비의 탐색을 할지라도 탐색심도가 한계에 있는 경우에는 결정되어 있는 듀티비를 소정의 증분(incremet)과 감분(decrement)으로 미조정한다. (CASE 2)

또, 스텝 S5 에서 ┃△V┃가 소정치 TH₂보다 크면 부의 전압편차 - △V 가 소정치 TH₃보다 큰지 여부를 판별하고(스텝 S13), 작으면, 즉 ┃△V┃가 소정치 TH₂를 초과하면 빠른 차량부하의 증감이 있어서 여자전류가 대단히 많은지 혹은 아주 적은지의 상황으로 판단한다. 이 경우에서도, 여자전류를 급속 수정하고서부터 2분 탐색플로에 따라서 듀티비를 탐색하려고하는 행위는 CASE 2 의 경우와 같다.

그래서, 듀티비를 2분 탐색플로에 따라서 변경하기전에 ON 비율 0%인지 100%인지의 ON/OFF 듀티비를 연속출력함으로써 발생전압이 목표전압으로 되도록 여자전류를 급속 수정한다.

즉 발생전압이 목표전압보다 낮을때는 ON 듀티를, 높을때에는 OFF 듀티를 출력하고, 올터네이터의 발생전압을 판독하며(스텝 S15), 발생전압과 목표전압이 동일한지 여부를 판별하여(스텝 S16) 동일하지 않으면 스텝 S14 로 되돌아가서 상술의 동작을 반복하고 동일하게되면 스텝 S17 로 진행한다.

여기서, 올터네이터의 필요여자전류는 완전히 변화하여 버린것으로 되어 즉 ON/OFF 듀티비가 2분 탐색플로에 따른 탐색과정에 있을때 그 수렴끝은 수렴전에 틀린것으로 되어버리므로, 스텝 S17 에서 ON/OFF 듀티비의 2분 탐색심도를 리세트하고, 계속해서 2분 탐색법에 따른 ON/OFF 듀티비의 탐색실행을 하며(스텝 S18), 그후 스텝 S1 로 되돌아가서 상술의 동작을 반복한다. (CASE 3)

또, 스텝 S13 에서 -△V 가 소정치 TH₃보다크고, △V 가 마이너스로 소정치 TH₃를 초과할때, 즉 발생전압이 목표전압에 대하여 소정치를 초과하여 작은경우 빠른 차량부하의 투입으로 판단한다.

그래서 2분 탐색으로 결정된 과거 회신의 ON/OFF 듀티비를 출력하고(스텝 S19) 출력하는 인가전압의 ON/OFF 듀티비에 소정의 증분을 가산하여 출력한다. (스텝 S20) 즉, 스텝 S20 에서 상술과같이 킥 온 량이나 불감대를 시간억제가 없는 초기 증분으로 하여 소정의 증분을 인가전압의 ON/OFF 듀티비에 가산한다.

그리고, 올터네이터의 발생전압을 판독하고(스텝 S21), 발생전압과 목표전압이 동일한지 여부를 판별하여(스텝 S22), 동일하지 않으면 ON/OFF 듀티비의 증가가 소정량에 도달하였는지 여부를 판별하고(스텝 S23), 도달되어 있지 않으면 스텝 S20 으로 되돌아가서 상술의 동작을 반복하며 도달되어 있으면 스텝 S24 로 진행한다.

스텝 S24 에서 출력하는 인가전압의 ON/OFF 듀티비에 시간억제한 증분을 가산하여 출력한다. 즉 상술과 같이 CASE 3 에서의 처리와같이 여자전류를 즉시 상승시켜 버리면 올터네이터의 발전구동토크가 급속히 증가하여버리고 엔진에 급격한 토크 쇼크를 주어버리므로 이것을 회피하기위하여 ON/OFF 듀티비의 증가에 시간적인 억제를 건다.

계속해서 올터네이터의 발생전압을 판독하고(스텝 S25), 발생전압과 목표전압이 동일한지 여부를 판별하여(스텝 S26) 동일하지 않으면 스텝 S24 로 되돌아가서 상술의 동작을 반복한다. 즉 2분 탐색플로상에 있었던 전회의 ON/OFF 듀티비로부터 시간당으로 제한된 증분을 목표전압이 충족될때까지 가산하여간다. 그리고, 올터네이터의 발생전압이 목표전압에 같게되면 스텝 S27로 진행한다.

여기서, 스텝 S19 ∼ S26 은 소정의 증분으로 증가하는 인가전압의 ON/OFF 듀티비의 증가량을 시간적으로 억제하는 경우이나 이 동작을 일예로서 적당한 수치를 사용하여 상세하게 설명한다.

지금 목표로 하는 인가전압의 ON/OFF 듀티비를 50% , 스텝 S19 에서의 출력하는 인가전압의 ON/OFF 듀티비를 20% , 소정의 증분을 5% , 스텝 S23 에서의 소정량을 30% , 그리고, 스텝 S24 에서의 시간억제한 증분을 1% 로 하면 스텝 S20 에서는 스텝 S19 로 부터의 20% 의 ON/OFF 듀티비에 소정의 증분 5% 를 가산하고 이것을 스텝 S23 에서의 소정량 30% 에 도달할때까지 스텝 S20 ∼ S23 의 사이에서 반복한다.

그리고, 소정량 30% 가 달성된때, 즉 스텝 S20 ∼ S23 사이에서 반복이 6회 시행된 시점에서 목표로하는 인가전압의 ON/OFF 듀티비가 50% 로 되나, 올터네이터의 발생전압은 목표전압에 도달되어 있지 않으므로 스텝 S24 로 진행한다.

그리고, 스텝 S24 에서 이번은 시간 억제한 증분 1% 를 출력하는 인가전압의 ON/OFF 듀티비에 가산한다. 즉, 실질적으로 ON/OFF 듀티비의 증가량을 시간적으로 억제하고, 올터네이터의 발생전압이 목표전압으로 될때까지 같은동작을 반복한다.

그리고, 스텝 S27 에서 ON/OFF 듀티비의 2분 탐색심도를 리세트하고, 계속해서 2분 탐색법에 따른 ON/OFF 듀티비의 탐색실행을 하며(스텝 S28), 그후 스텝 S1 로 되돌아가서 상술의 동작을 반복한다. (CASE 4)

이와같이 본 실시의 형태에서는, 올터네이터의 발생전압을 목표전압에 수렴하도록 ON/OFF 듀티비를 소정의 최저 듀티비와 소정의 최고 듀티비와의 사이에서 2분 탐색법에따라 탐색하므로 올터네이터를 제어하여 발생전압을 목표전압에 피드백 제어하는경우 그 제어장치가 올터네이터의 발전특성이나 전자사양에 따른 파라미터나 방정식을 필요로 하지 않는다.

즉 올터네이터의 발전특성이나 전자사양의 변화로 제어장치의 파라미터나 방정식의 변경을 필요로 하지 않는다. 따라서 종래와같이, 올터네이터의 발전특성이나 전자사양에 따른 방정식으로 여자전류를 산출하던가 그것을 ON/OFF 듀티비로 환산하거나 하는일 없이 피드백 제어를 달성할 수 있다.

또, 제어장치의 사양변경을 하는일 없이 광범위하게 올터네이터의 전자사양에 신속하게 대응할 수 있다. 또, 여자코일에 대한 인가전압의 ON/OFF 듀티비가 실질적으로 고정주파수로 결정되므로 전기회로나 마이크로 컴퓨터에서 이것을 인식하는경우 그 구성이 용이하게되고 그 인식수단으로서는 예컨데 올터네이터의 발전토크를 추정하는 구성이 고려된다.

또, ON/OFF 듀티비의 탐색중에, 올터네이터의 발생전압이 목표접압에 대하여 소정의 전압편차가 발생한때 탐색심도를 리세트하여 탐색을 최초로부터 다시하므로, 빠른 전기부하의 투입이 있어도 올터네이터의 발생전압을 신속하게 수정할 수 있다.

또, 소정의 탐색심도 한계를 마련하고 이 탐색심도 한계에서 결정된 ON/OFF 듀티비를 가지고 2분 탐색법에 의한 ON/OFF 듀티비의 탐색종료를 판단하므로, 올터네이터의 발전토크를 추정하는 ON/OFF 듀티비를 결정할 수 있다.

또, 소정의 탐색심도 한계에 도달한때에 소정의 증분과 감분으로 ON/OFF 듀티비를 미세 조정하므로, 올터네이터의 발생전압의 안정성을 향상할 수 있다.

또, 소정의 증분으로 증가하는 ON/OFF 듀티비의 증가량에 소정의 시간제한을 마련하여 증가량을 시간적으로 억제하므로 올터네이터의 발전토크의 급격한 상승을 방지할 수 있다.

이 올터네이터의 발전토크의 급격한 상승을 방지하기 위하여는, 즉 목표전력에 대한 올터네이터의 발생전력의 상승의 응답성을 억지로 나쁘게 하는 것이고, 차량 정차시의 해저드 램프나 윙커(winker)등의 단속부하에 대하여도 응답성이 나쁘게되어 룸 램프나 미터내의 램프의 명암이 시각적으로 불쾌감을 일으키게되나 이 경우에는 소정의 증가량의 범위에서는 증가량의 시간억제를 해제 또는 작게하던가 혹은 소정의 감분으로 감소하는 ON/OFF 듀티비의 감소량에 소정의 시간제한을 마련하여 감소량을 시간적으로 억제하므로, 상술의 시각적인 불쾌감의 야기를 없게하던가 또는 경감할 수 있다.

또, 증가량을 억제할때에, 올터네이터의 구동회전수에 의해 시간당의 증가량을 변화시키므로 전기부하 투입시의 발전 토크 상승에 있어서 엔진회전이 낮을때 엔진회전의 떨어짐이 적고 엔진회전이 높을때 발전전압의 떨어짐을 적게할 수 있다.

또, 제어장치 내부에 서미스터 소자등의 온도검출소자를 설치하고, 이 온도검출소자로부터 검출된 제어장치 내부온도에 따라서 배터리 온도를 추정하므로, 배터리의 충전효율의 온도특성을 고려한 충전전압으로 배터리의 수명을 연장할 수 있다.

이상 설명한 바와같이, 이 발명에 의하면 올터네이터의 발생전압과 목표전압의 편차에 따라서 이 편차를 소정치와 비교하는 연산수단과, 이 연산수단의 비교결과에 따라서 상기 올터네이터의 발생전압을 목표전압에 수렴시키는 수정수단과 이 수정수단의 수렴 결과에 따라서 상기 올터네이터에 대한 인가전압의 ON/OFF 듀티비를 소정의 최저 듀티비와 소정의 최고 듀티비와의 사이에서 2분 탐색법에 따라서 탐색하는 탐색수단을 구비하였으므로 올터네이터의 발전특성이나 전자사양의 변화로 제어장치의 파라미터나 방정식의 변경을 요하는일 없이, 올터네이터를 제어하여 발생전압을 목표전압에 피드백 제어할 수 있고, 또 제어장치의 사양변경을 하는일 없이 광범위한 올터네이터의 전자사양에 신속하게 대응할 수 있으며 더구나 여자코일에 대한 인가전압의 ON/OFF 듀티비가 실질적으로 고정주파수로 결정되므로, 전기회로나 마이크로 컴퓨터에서 이것을 인식하는 경우에 그 구성이 용이하게 된다는 효과가 있다.

또 이 발명에 의하면 상기 탐색수단은, 상기 인가전압의 ON/OFF 듀티비의 탐색중에 상기 올터네이터의 발생전압이 목표전압에 대하여 어느 전압편차가 발생한때 탐색심도를 리세트하여 탐색을 최초부터 다시하므로, 빠른 전기 부하의 투입이 있어도 올터네이터의 발생전압을 신속하게 수정할 수 있다는 효과가 있다.

또, 이 발명에 의하면, 상기 탐색수단에 소정의 탐색심도한계를 마련하고, 이 탐색심도한계로 결정된 ON/OFF 듀티비를 가지고 2분 탐색법에 의한 ON/OFF 듀티비의 탐색종료를 판단하므로 올터네이터의 발전토크를 추정하는 ON/OFF 듀티를 결정할 수 있다는 효과가 있다.

또, 이 발명에 의하면 상기 수정수단은, 상기 탐색수단으로 2분 탐색이 소정의 탐색심도한계에 도달한때에 소정의 증분과 감분으로 상기 인가전압의 ON/OFF 듀티비를 미조정하므로 올터네이터의 발생전압의 안정성을 향상할 수 있다는 효과가 있다.

또, 이 발명에 의하면 상기 수정수단은 소정의 감분으로 감소하는 ON/OFF 듀티비의 감소량에 소정의 시간제한을 마련하고, 감소량을 시간적으로 억제하므로, 올터네이터의 발전토크의 급격한 상승을 방지할때에 역으로 목표전력에 대한 올터네이터의 발생전력의 상승의 응답성이 나쁘게되어 룸램프나 미터내의 램프의 명암이 시각적으로 불쾌감을 일으키는것을 없애고 또는 경감할 수 있다는 효과가 있다.

또, 이 발명에 의하면 상기 연산수단의 비교결과에 따라서 상기 인가전압의 ON/OFF 듀티비에 소정의 증분을 가산하는 가산수단을 구비하였으므로 킥 온 량이나 불감대 등으로 불리우는 단속차량부하가 투입되어있는 상황에서의 전압안정성을 향상할 수 있다는 효과가 있다.

또, 이 발명에 의하면 상기 가산수단은 소정의 증분으로 증가하는 상기 인가전압의 ON/OFF 듀티비의 증가량에 소정의 시간제한을 마련하고 이 증가량을 시각적으로 억제하는 억제수단을 포함하므로, 올터네이터의 발전토크의 급격한 상승을 방지할 수 있다는 효과가 있다.

또, 이 발명에 의하면 상기 억제수단은 소정의 증가량의 범위에서는 증가량의 시간억제를 해제 또는 작게하므로, 올터네이터의 발전토크의 급격한 상승을 방지할때에, 역으로 목표전력에 대한 올터네이터의 발생전력의 상승의 응답성이 나쁘게되어 룸램프나 미터내의 램프의 명암이 시각적으로 불쾌감을 일으키는것을 없애고, 또는 경감할 수 있다는 효과가 있다.

또, 이 발명에 의하면, 상기 억제수단은 상기 올터네이터의 구동회전수에 의해 시간당의 증가량을 변화시키므로, 전기부하투입시의 발전토크 상승에서, 엔진회전이 낮을때 엔진회전의 떨어짐이 적고, 엔진회전이 높을때 발전전압의 떨어짐을 적게할 수 있다는 효과가 있다.

또, 이 발명에 의하면, 제어장치 내부에 온도검출소자를 설치하고, 이 온도검출소자로 검출된 제어장치 내부온도에 따라서 배터리 온도를 추정하므로 배터리의 충전효율의 온도특성을 고려한 충전전압으로, 배터리의 수명을 연장할 수 있다는 효과가 있다.

Claims

올터네이터의 발생전압을 이 올터네이터의 여자코일에 대한 인가전압의 ON/ OFF 듀티비에 따라서 제어하는 올터네이터의 제어장치에 있어서,

상기 올터네이터의 발생전압과 목표전압의 편차에 따라서 이 편차를 소정치와 비교하는 연산수단과

이 연산수단의 비교결과에 따라서 상기 올터네이터의 발생전압을 목표전압에 수렴시키는 수정수단과

이 수정수단의 수렴결과에 따라서 상기 올터네이터에 대한 인가전압의 ON/OFF 듀티비를 소정의 최저 듀티비와 소정의 최고 듀티비 사이에서 2분 탐색법에 따라서 탐색하는 탐색수단을 구비한것을 특징으로하는 올터네이터의 제어장치.
제 1항에 있어서,

상기 탐색수단은, 상기 인가전압의 ON/OFF 듀티비의 탐색중에, 상기 올터네이터의 발생전압이 목표전압에 대하여 어떤 전압편차가 발생한때 탐색심도를 리세트하여 탐색을 최초부터 다시하는것을 특징으로하는 올터네이터의 제어장치.
제 1항에 있어서,

상기 탐색수단에 소정의 탐색심도한계를 마련하고 이 탐색심도한계로 결정된 ON/OFF 듀티비를 가지고 2분 탐색법에 의한 ON/OFF 듀티비의 탐색종료를 판단하는 것을 특징으로하는 올터네이터의 제어장치.